Kauli mbiu ya Bionics: "Asili inajua vyema zaidi." Hii ni sayansi ya aina gani? Jina lenyewe na kauli mbiu kama hiyo hutufanya tuelewe kuwa bionics imeunganishwa na maumbile. Wengi wetu kila siku hukutana na vipengele na matokeo ya sayansi ya bionics bila hata kujua.
Je, umesikia kuhusu sayansi ya viumbe hai?
Baiolojia ni maarifa maarufu ambayo tunafahamishwa shuleni. Kwa sababu fulani, wengi wanaamini kwamba bionics ni mojawapo ya vifungu vya biolojia. Kwa kweli, taarifa hii si sahihi kabisa. Hakika, kwa maana finyu ya neno, bionics ni sayansi inayosoma viumbe hai. Lakini mara nyingi zaidi, tumezoea kuhusisha kitu kingine na mafundisho haya. Applied bionics ni sayansi inayochanganya biolojia na teknolojia.
Somo na lengo la utafiti wa kibiolojia
Bionics inasoma nini? Ili kujibu swali hili, tunahitaji kuzingatia mgawanyiko wa kimuundo wa mafundisho yenyewe.
Biolojia ya kibayolojia huchunguza asili jinsi yalivyo, bila kujaribu kuingilia kati. Lengo la utafiti wake ni michakato inayotokea ndani ya mifumo ya kibiolojia.
Bionics ya kinadharia inahusika na uchunguzi wa kanuni hizo ambazo zimeonekana katika maumbile, na kwa misingi yao huunda nadharia.mfano, kutumika zaidi katika teknolojia.
Bionics kivitendo (kiufundi) ni matumizi ya miundo ya kinadharia kimatendo. Kwa hivyo kusema, utangulizi wa vitendo wa asili katika ulimwengu wa kiufundi.
Yote yalianza wapi?
Leonardo da Vinci maarufu anaitwa baba wa bionics. Katika rekodi za fikra hii, mtu anaweza kupata majaribio ya kwanza katika embodiment ya kiufundi ya taratibu za asili. Michoro ya Da Vinci inaonyesha tamaa yake ya kuunda ndege yenye uwezo wa kusonga mbawa zake kama ndege anayeruka. Wakati mmoja, mawazo hayo yalikuwa ya ujasiri sana kuwa katika mahitaji. Walijishughulisha baadaye sana.
Wa kwanza kutumia kanuni za bionics katika usanifu alikuwa Antoni Gaudí y Curnet. Jina lake limewekwa katika historia ya sayansi hii. Miundo ya usanifu iliyobuniwa na Gaudi kubwa ilikuwa ya kuvutia wakati wa ujenzi wao, na husababisha furaha hiyo hiyo miaka mingi baadaye kati ya waangalizi wa kisasa.
Mtu aliyefuata ambaye aliunga mkono wazo la symbiosis ya asili na teknolojia alikuwa Rudolf Steiner. Chini ya uongozi wake, matumizi makubwa ya kanuni za kibiolojia katika usanifu wa majengo yalianza.
Kuanzishwa kwa bionics kama sayansi huru kulifanyika mwaka wa 1960 pekee katika kongamano la kisayansi huko Daytona.
Ukuzaji wa teknolojia ya kompyuta na uundaji wa hesabu huruhusu wasanifu wa kisasa kujumuisha vidokezo vya asili kwa haraka zaidi na kwa usahihi zaidi katika usanifu na tasnia zingine.
Mifano asili ya uvumbuzi wa kiufundi
Rahisi zaidimfano wa udhihirisho wa sayansi ya bionics ni uvumbuzi wa hinges. Mlima unaojulikana kulingana na kanuni ya mzunguko wa sehemu moja ya muundo karibu na nyingine. Kanuni hii hutumiwa na seashells ili kudhibiti mabawa yao mawili na, ikiwa ni lazima, kufungua au kuifunga. Cockles kubwa za Pasifiki hufikia ukubwa wa cm 15-20. Kanuni ya bawaba katika kuunganisha ganda lao inaonekana wazi kwa macho. Wawakilishi wadogo wa spishi hii hutumia njia sawa ya kurekebisha vali.
Katika maisha ya kila siku mara nyingi tunatumia aina mbalimbali za kibano. Mdomo mkali na wa kupe wa godwit unakuwa analog ya asili ya kifaa kama hicho. Ndege hawa hutumia mdomo mwembamba kuuweka kwenye udongo laini na kutoa mende wadogo, minyoo n.k.
Vifaa na vifaa vingi vya kisasa vina vikombe vya kunyonya. Kwa mfano, hutumiwa kuboresha muundo wa miguu ya vifaa mbalimbali vya jikoni ili kuzuia kuteleza wakati wa operesheni. Pia, viatu maalum vya kusafisha madirisha ya majengo ya juu-kupanda vina vifaa vya vikombe vya kunyonya ili kuhakikisha fixation yao salama. Kifaa hiki rahisi pia hukopwa kutoka kwa asili. Chura wa mti, akiwa na vinyonyaji miguuni mwake, kwa ustadi usio wa kawaida hukaa kwenye majani laini na ya kuteleza ya mimea, na pweza huwahitaji ili kuwasiliana kwa karibu na wahasiriwa wake.
Unaweza kupata mifano mingi kama hii. Bionics ndiyo sayansi hasa inayomsaidia mtu kuazima suluhu za kiufundi kutoka kwa asili kwa uvumbuzi wake.
Nani wa kwanza - asili auwatu?
Wakati mwingine hutokea kwamba uvumbuzi huu au ule wa wanadamu kwa muda mrefu umekuwa "hati miliki" kwa asili. Hiyo ni, wavumbuzi, wakati wa kuunda kitu, hawana nakala, lakini kuja na teknolojia au kanuni ya uendeshaji wenyewe, na baadaye inageuka kuwa hii imekuwepo kwa asili kwa muda mrefu, na mtu anaweza tu kutazama na kupitisha.
Hii ilifanyika kwa Velcro ya kawaida, ambayo hutumiwa na mtu kufunga nguo. Imethibitishwa kuwa katika muundo wa manyoya ya ndege, ndoano pia hutumiwa kuunganisha ndevu nyembamba kwa kila mmoja, sawa na zile zinazopatikana kwenye Velcro.
Katika muundo wa mabomba ya kiwanda kuna mlinganisho na mashina mashimo ya nafaka. Uimarishaji wa longitudinal unaotumiwa kwenye mabomba ni sawa na bendi za sclerenchyma kwenye shina. Pete za kuimarisha chuma - interstices. Ngozi nyembamba nje ya shina ni analog ya kuimarisha ond katika muundo wa mabomba. Licha ya ufanano mkubwa wa muundo huo, wanasayansi walivumbua kwa kujitegemea njia kama hiyo ya kujenga mabomba ya kiwanda, na baadaye tu waliona utambulisho wa muundo huo wenye vipengele vya asili.
Bionics na dawa
Matumizi ya bionics katika dawa huwezesha kuokoa maisha ya wagonjwa wengi. Bila kukoma, kazi inaendelea kuunda viungo bandia vinavyoweza kufanya kazi kwa ulinganifu na mwili wa binadamu.
Dane Dennis Aabo alikuwa wa kwanza kufanya majaribio ya kiungo bandia cha kibiolojia. Alipoteza nusu ya mkono wake, lakini sasa ana uwezo wa kutambua vitu kwa kugusa kwa kutumia uvumbuzi wa madaktari. Dawa yake bandiakushikamana na mwisho wa ujasiri wa kiungo kilichoathirika. Vihisi vya vidole vya Bandia vinaweza kukusanya taarifa kuhusu kugusa vitu na kuzipeleka kwenye ubongo. Ubunifu bado haujakamilishwa kwa sasa, ni kubwa sana, ambayo inafanya kuwa ngumu kuitumia katika maisha ya kila siku, lakini hata sasa teknolojia hii inaweza kuitwa ugunduzi wa kweli.
Utafiti wote katika mwelekeo huu unategemea kabisa kunakili michakato na mbinu asilia na utekelezaji wake wa kiufundi. Hii ni bionics ya matibabu. Mapitio ya wanasayansi yanasema kwamba hivi karibuni kazi zao zitafanya iwezekanavyo kubadili viungo vya binadamu vilivyochoka na kutumia mifano ya mitambo badala yake. Hakika haya yatakuwa mafanikio makubwa zaidi katika dawa.
Bionics katika usanifu
Bionics za usanifu na ujenzi ni tawi maalum la sayansi ya kibiolojia, ambalo jukumu lake ni kuunganisha upya usanifu na asili. Hivi majuzi, mara nyingi zaidi, wakati wa kuunda miundo ya kisasa, wanageukia kanuni za kibiolojia zilizokopwa kutoka kwa viumbe hai.
Leo bionics za usanifu zimekuwa mtindo tofauti wa usanifu. Ilizaliwa kutokana na kunakili kwa urahisi fomu, na sasa kazi ya sayansi hii imekuwa kupitisha kanuni, vipengele vya shirika na kuzitekeleza kitaalam.
Wakati mwingine mtindo huu wa usanifu huitwa mtindo wa mazingira. Hii ni kwa sababu kanuni za msingi za bionics ni:
- tafuta suluhu mojawapo;
- kanuni ya kuweka akiba;
- kanuni ya uendelevu wa hali ya juu;
- kanuni ya kuokoa nishati.
Kama unavyoona, bionics katika usanifu si aina za kuvutia tu, bali pia teknolojia za hali ya juu zinazokuruhusu kuunda muundo unaokidhi mahitaji ya kisasa.
Sifa za miundo ya usanifu wa kibiolojia
Kulingana na uzoefu wa zamani katika usanifu na ujenzi, tunaweza kusema kwamba miundo yote ya binadamu ni tete na ya muda mfupi ikiwa haitumii sheria za asili. Majengo ya bionic, pamoja na maumbo ya ajabu na ufumbuzi wa usanifu wa ujasiri, yana uimara, uwezo wa kustahimili matukio mabaya ya asili na majanga.
Katika nje ya majengo yaliyojengwa kwa mtindo huu, vipengele vya unafuu, maumbo, kontua vinaweza kuonekana, vilivyonakiliwa kwa ustadi na wahandisi wa kubuni kutoka kwa vitu hai, vitu asilia na kujumuishwa kwa ustadi na wabunifu-wajenzi.
Ikiwa ghafla, unapotafakari kitu cha usanifu, inaonekana kuwa unatazama kazi ya sanaa, kuna uwezekano mkubwa una jengo katika mtindo wa kibiolojia. Mifano ya miundo kama hii inaweza kuonekana katika takriban miji mikuu yote ya nchi na miji mikubwa iliyoendelea kiteknolojia duniani.
Ujenzi wa milenia mpya
Hapo zamani za 90, timu ya wasanifu wa Uhispania iliunda mradi wa ujenzi kulingana na dhana mpya kabisa. Hii ni jengo la ghorofa 300, ambalo urefu wake utazidi m 1200. Imepangwa kuwa harakati kando ya mnara huu itafanyika kwa msaada wa elevators mia nne za wima na za usawa, kasi ambayo ni 15 m / s. nchi,ilikubali kufadhili mradi huu, ilikuwa China. Jiji lenye watu wengi zaidi, Shanghai, lilichaguliwa kwa ajili ya ujenzi. Utekelezaji wa mradi huo utatatua tatizo la idadi ya watu katika eneo hilo.
Mnara utakuwa na muundo kamili wa kibayolojia. Wasanifu wanaamini kuwa hii tu inaweza kuhakikisha nguvu na uimara wa muundo. Mfano wa muundo ni mti wa cypress. Utungaji wa usanifu hautakuwa na sura ya silinda tu inayofanana na shina la mti, lakini pia "mizizi" - aina mpya ya msingi wa bionic.
Mfuniko wa nje wa jengo ni plastiki na nyenzo ya kupumua inayoiga gome la mti. Mfumo wa hali ya hewa wa jiji hili wima utakuwa sawa na kazi ya kudhibiti joto ya ngozi.
Kulingana na utabiri wa wanasayansi na wasanifu majengo, jengo kama hilo halitabaki kuwa la pekee la aina yake. Baada ya kutekelezwa kwa mafanikio, idadi ya miundo ya kibiolojia katika usanifu wa sayari itaongezeka tu.
Majengo ya kibiolojia yanayotuzunguka
Sayansi ya bionics ilitumika katika ubunifu gani maarufu? Mifano ya miundo kama hiyo ni rahisi kupata. Chukua angalau mchakato wa kuunda Mnara wa Eiffel. Kwa muda mrefu kulikuwa na uvumi kwamba ishara hii ya mita 300 ya Ufaransa ilijengwa kulingana na michoro ya mhandisi wa Kiarabu asiyejulikana. Baadaye, mlinganisho wake kamili na muundo wa tibia ya binadamu ulifichuliwa.
Mbali na Mnara wa Eiffel, kuna mifano mingi ya miundo ya kibiolojia duniani kote:
- Nyumba ya Opera ya Sydney ilijengwa sawa na ua la lotus.
- BeijingNational Opera House - kuiga tone la maji.
- Semina ya kuogelea huko Beijing. Kwa nje, inarudia muundo wa kioo wa kimiani ya maji. Ufumbuzi wa ajabu wa muundo unachanganya uwezo muhimu wa muundo kukusanya nishati ya jua na kisha kuitumia kuwasha vifaa vyote vya umeme vinavyofanya kazi kwenye jengo.
- Ghorofa ya Aqua inaonekana kama mkondo wa maji yanayoanguka. Iko Chicago.
- Nyumba ya mwanzilishi wa bionics za usanifu, Antoni Gaudí, ni mojawapo ya miundo ya kwanza ya kibiolojia. Hadi leo, imehifadhi thamani yake ya urembo na imesalia kuwa mojawapo ya tovuti maarufu za watalii huko Barcelona.
Maarifa kila mtu anahitaji
Kwa muhtasari, tunaweza kusema kwa usalama: kila kitu ambacho bionics inatafiti ni muhimu na ni muhimu kwa maendeleo ya jamii ya kisasa. Kila mtu anapaswa kufahamu kanuni za kisayansi za bionics. Bila sayansi hii, haiwezekani kufikiria maendeleo ya teknolojia katika maeneo mengi ya shughuli za binadamu. Bionics ni maisha yetu ya usoni kwa uwiano kamili na asili.
